電子線位置制御による高密度極微電極島の自然形成

通过电子束位置控制自然形成高密度微电极岛

• 批准号: 10127211
• 负责人: 筒井 一生
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10127211/
• 关键词: 単電子; 金属ドットアレイ; 自然形成; 位置制御; トンネル接合; 表面改質; 電子ビーム

Si基板上のエピタキシャルCaF_2薄膜表面上に自然形成的に形成される金属極微細電極の形成位置を制御する方法により、新しい単電子デバイス製作プロセスを開発することを目的として行った。本年度の成果は主に以下の二つである。1. CaF_2表面ステップ上に形成した一次元金属ドットアレイによる単電子トランジスタの動作実証エピタキシャルCaF_2の表面に一方向に揃った単分子層のステップを形成し、ここにGaとAlの分子線供給による凝集金属ドットを一列に高密度配列させる手法を用い、電子ビームリソグラフィでソース、ゲート、ドレインの三端子を形成することによって、横方向多重トンネル接合を有する単電子トランジスタを製作した。温度18Kでドレイン電流のゲート変調特性を観測し、この材料系と基本構造で単電子トランジスタが実現できることを実証した。2. CaF_2表面の直接電子ビーム照射による二次元的位置制御法における高密度形成の達成集束電子ビーム露光によってCaF_2表面を局所的に表面改質しそこに金属ドットを選択的に凝集させる手法において、従来用いてきた表向の金属As層を取り去って直接露光することでドット間距離を距離を大幅に縮小することができた。金属As層を使わないためにプロセス途中で生じるCaF_2表向の有機汚染を紫外線励起のオゾンクリーニング法で除去する方法の有効性を示し、また、直接露光したCaF_2表面に微小な炭素ドットが堆積されることを見出しこれを凝集核として利用することを行った。その結果、隣接ドット中心間距離が14nmでドット直径が約10nmの完全位置制御されたGaドットアレイの製作に成功した。

Si substrate の エ ピ タ キ シ ャ ル CaF_2 film on the surface of に naturally formed に form さ れ る metal micro electrode extremely の formation location を suppression す る method に よ り, new し い 単 electronic デ バ イ ス making プ ロ セ ス を open 発 す る こ と を purpose と し て line っ た. The <s:1> main achievements of this year に are as follows: である である である. 1. On the surface of CaF_2 ス テ ッ プ に form し た a yuan metal ド ッ ト ア レ イ に よ る 単 electronic ト ラ ン ジ ス タ の action be card エ ピ タ キ シ ャ ル CaF_2 の surface に direction に Jian っ た 単 molecular layer の ス テ ッ プ を し, こ こ に Ga と Al の molecular wire supply に よ る agglutinate metal ド ッ ト を high density match column column に さ せ る technique を い, electronic ビ ー ム リ ソ グ ラ フ ィ で ソ ー ス, ゲ ー ト, ド レ イ ン の three terminal を form す る こ と に よ っ て, transverse direction multiple ト ン ネ ル joint を have す る 単 electronic ト ラ ン ジ ス タ を making し た. Current temperature 18 k で ド レ イ ン の ゲ ー ト - adjustable features を 観 し, こ の と basic structure of the material department で 単 electronic ト ラ ン ジ ス タ が be presently で き る こ と を card be し た. 2. Directly の CaF_2 surface electronic ビ ー ム irradiation に よ る the location of the secondary yuan suppression method に お け る high-density form の a cluster electronic ビ ー ム dew light に よ っ て CaF_2 surface を bureau に surface modification し そ こ に metal ド ッ ト を sentaku に aggregation of さ せ る gimmick に お い て, 従 to use い て き た table from の metal layer As を り to っ て directly The distance between the light する とでドット とでドット the distance を the distance を is significantly に reduced する する とがで た た た た. Metal As layer を make わ な い た め に プ ロ セ ス way で raw じ る CaF_2 table to organic pollution を ultraviolet excitation の の オ ゾ ン ク リ ー ニ ン で グ method to remove す の る method have sharper sex を し, ま た, direct exposure し た CaF_2 surface に tiny な carbon ド ッ ト が accumulation さ れ る こ と を shows し こ れ を agglutination nuclear と し て using す る こ と を Line った. そ の results, 隣 ド ッ ト が distance between the center of 14 nm で ド ッ ト が about 10 nm diameter の position completely suppression さ れ た Ga ド ッ ト ア レ イ の making に successful し た.

项目成果

K.Kawasaki,M.Mochizuki,K.Tsutsui: "Single Electron Devices Formed by Self-ordering Metal Nano-droplet Arrays on Epitaxial CaF_2 Film" Jpn.J.Appl.Phys.38・1B. 418-420 (1999)

K. Kawasaki、M. Mochizuki、K. Tsutsui：“外延 CaF_2 薄膜上自序金属纳米液滴阵列形成的单电子器件”Jpn.J.Appl.Phys.38・1B（1999）。